Prosiding Seminar Hasil Penelitian (SNP2M) 2017 (pp.31-34) 978-602-60766-3-2

31

ANALISI KEKUATAN MEKANIK ANTARA KOMPOSIT HYBRID SERAT KENAF-GELAS DENGAN TRIPLEKS UNTUK APLIKASI PLAFON RUMAH

Ahmad1), Mardiana Amir2)

1)Dosen jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Ujung pandang makassar2)Dosen jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Ujung pandang makassar

ABSTRACT

Today there has been much increased interest in the use of composites by using natural fibers because the consciousconsumer environment to preserve nature. In this research used kenaf fiber mixed with glass fiber for material of civilstructure that is house ceiling material like plywood. The main objective of this research is to develop composite blendof polyester reinforced polyester fiber into home ceiling material by using composite sheeting. In this research has usedthe composition of fiber kenaf glass in the form of a mat with a ratio of 65:35 (based on weight/m2). Prior to composite,kenaf fibers were immersed with water with 6% sodium hydroxide (NaOH) dissolved for 3 hours using a mercerizationmethod in order to remove lignin and oil contained in kenaf fibers. Prior to the mechanical testing of the compositeblend of kenaf-glass fiber is first tested physics by giving a heating temperature of 40oC and immersed in rain water upto 15 days. Testing of flexure test and impact test of each with ASTM D790 and ASTM D 6110 standards. As acomparison in this test is also used plywood for physical tests and mechanical tests. The results obtained that thecomposite hybrid material kenaf glass and triplex before soaked visible mechanical strength hybrid composite kenafglass better than plywood. However, after immersed and heating, it is generally seen that the material will decrease themechanical strength of the material either by flexure test or by impact test.

Keywords: composite, flexure test, glass fiber, impact test, kenaf, plywood.

1. PENDAHULUANDewasa ini telah banyak peningkatan minat dalam penggunaan komposit dengan menggunakan serat

alam karena lingkungan konsumen sadar untuk melestarikan alam (Harera-Franco Jp, dkk, 2005). Kompositcampuran telah terbukti menciptakan keseimbangan efek dalam serat tergabung dalam material komposit.Kombinasi bahan serat alami yang terbarukan dan sintetis muncul menjadi bahan struktural yang luar biasadan berlimpah untuk penggantian serat tidak terbarukan seperti serat sintetis yang harganya mahal (SilvaRVD dkk, 2008). Kekuatan serat alami biasanya sangat terbatas dan untuk meningkatkannya dilakukandengan menggunakan teknik modifikasi kimia (Kabir MM dkk, 2012). Penggunaan lignoselulosa baik dalambidang pertanian ataupun libah sebagai pengisi dan penguat dalam komposit hibrida telah menunjukkansesuatu efek yang menjanjikan pada peningkatan sifat mekanik komposit (Harnnecker F dkk, 2012).

Dalam penelitian ini, peneliti mencoba menerapkan material komposit campuran antara serat kenaf danserat gelas (glass) untuk penggunaan dibidang bangunan sipil yaitu untuk plafon rumah.

2. METODE PENELITIANBahan spesimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah komposit hybrid serat kenaf dengan serat

kaca dan bahan tripleks yang biasa digunakan untuk membuat plafon. Baik serat kenaf maupun serat gelasterbuat dalam bentuk lembaran (gambar 1).

(a) (b) (c)Gambar 1. (a) Lembaran Serat gelas, (b) lembaran serat kenaf, (c) lembaran tripleks

Tebal spesimen setelah dibentuk menjadi komposit adalah maksimal 7 mm. Serat kenaf yang digunakanmempunyai dimensi berat permeter persegi : 650 gram/m2. Sedangkan serat kaca yang merupakan Chopped

1 Korespondensi penulis : Ahmad, Telp. 082291995575, ahmad_haya@poliupg.ac.id

Prosiding Seminar Hasil Penelitian (SNP2M) 2017 (pp.31-34) 978-602-60766-3-2

32

Strand Mat (CSM) mempunyai berat per meter persegi : 350 g/m2. Kedua serat tersebut disatukan denganmenggunakan poliester resin. Dalam pembuatan komposit campuran serat kenaf dan kaca menggunakanmetode hand lay up dan press moulding. Sebelum serat kenaf dicampurkan lapisan serat gelas, terlebihdahulu dilakukan proses perendaman dalam air dengan kandungan 6% natrium hidroksida (NaOH). Seratkenaf direndam selama 3 jam menggunakan metode merserisasi dengan tujuan menghilangkan lignin danminyak yang terdapat pada serat kenaf. Setelah 3 jam kemudian kenaf dikeringkan sampai benar-benarkering. Jumlah spesimen yang dibuat masing-masing 5 untuk setiap pengujian.

Peralatan-peralatan digunakan dalam penelitian ini mencakup peralatan yang digunakan untuk pengujianlentur dengan standar ASTM D790 (ASTM, 2010), pengujian impak dengan standar ASTM D6110 (ASTM,2010), pengujian pemanasan dan penyerapan air dengan standar ASTM D570 (ASTM D570, 2010) sertapengujian morfologi berupa Scanning Electron Microscopy (SEM). Pengujian penyerapan air danpenyerapan panas dilakukan untuk mengetahui seberapa besar penyerapan air dan panas yang terjadi jikabahan plafon direndam dalam air hujan. Air hujan yang digunakan sebagai media perendaman adalah airhujan yang memiliki PH 5. Waktu perendaman divariasikan mulai 5 hari, 10 hari dan 15 hari.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Kekuatan Lentur

Pengujian kekuatan lentur dilakukan selama 15 hari. Dalam pelaksanaanya setiap 5 hari dilakukanpengujian lentur sebanyak 5 spesimen. Sebelum spesimen diberi perlakuan baik perendaman air maupunpemanasan dalam tungku pemansan sampai 40oC, terlebih dahulu dilakukan pengujian lentur untuk spesimennormal tanpa perendaman ataupun pemanasan dalam tungku. Perlakuan yang diberikan untuk semuaspesimen diberikan interval waktu masing-masing 5 hari sampai 15 hari.

Dari hasil pengujian diperoleh data seperti yang terlihat pada grafik dibawah ini.

Gambar 2. Grafik hubungan antara kekuatan lentur vs lama perendaman air dan pemanasanDari grafik terlihat bahwa semakin lama perendaman kekuatan mekanik berupa kekuatan lentur semakin

menurun baik yang mengalami pemanasan maupun yang mengalami perendaman air hujan. Ini berlaku untukkedua jenis bahan. Hal ini disebabkan karena ketika spesimen direndam air ataupun dipanaskan terjadikeusakan pada permukaanseperti retak mikro akibatnya terjadi kekosongan antar serat yang menyebabkanair ataupun panas dengan mudah masuk kedalam bagian bahan sampai ketahap homogen (Maron, 1985),

Dari grafik pada Gambar 2 di atas terlihat juga bahwa kekuatan lentur dari komposit hybrid serat kenaf-kaca lebih besar dibandingkan dengan tripleks, hal ini disebabkan karena ikatan molekul yang terjadi padakomposit antara polimer dengan capuran serat kenaf dan kaca sangat kuat dibandingkan dengan ikatan seratalami. Terlebih setelah direndam dalam air terjadi ikatan yang sangat kuat antara gugus OH dalam air denganserat alami sehingga menyebabkan tripleks menjadi sangat rapuh (Michael dkk, 2013) Pengujian Kekuatan Impak

Dalam penelitian ini juga dilakukan pengujian kekuatan impak karena penggunaan bahan lembaran baikkomposit hybrid kenaf kaca maupun tripleks akan digunakan sebagai plafon rumah. Biasanya ketikadigunakan pada plafon rumah selain menerima beban lentur juga terkadang menerima beban secara tiba-tiba.Jumlah dan jenis perlakuan pada pengujian ini sama dengan pada pengujian kekuatan lentur.

Dari hasil pengujian diperoleh data seperti yang terlihat pada grafik dibawah ini.

Prosiding Seminar Hasil Penelitian (SNP2M) 2017 (pp.31-34) 978-602-60766-3-2

33

Gambar 3. Grafik hubungan antara kekuatan impak vs lama perendaman air dan pemanasanDari grafik terlihat bahwa semakin lama perendaman kekuatan mekanik berupa kekuatan impak semakin

menurun baik yang mengalami pemanasan maupun yang mengalami perendaman air hujan seperti yangterjadi pada pengujian kekuatan lentur. Ini berlaku untuk kedua jenis bahan. Hal ini disebabkan karena ketikaspesimen direndam air ataupun dipanaskan terjadi keusakan pada permukaanseperti retak mikro akibatnyaterjadi kekosongan antar serat yang menyebabkan air ataupun panas dengan mudah masuk kedalam bagianbahan sampai ketahap homogen (Maron, 1985).

Terlihat dalam Gambar 3 kekuatan impak komposit hybrid kenaf kaca lebih kuat dibandingkan dengankekuatan impak tripleks. Hal ini disebabkan karena , hal ini disebabkan karena ikatan molekul yang terjadipada komposit antara polimer dengan capuran serat kenaf dan kaca sangat kuat dibandingkan dengan ikatanserat alami seperti tripleks. Terlebih setelah dilakukan perendaman dan pemanasan. Pengujian Morfologi

Selain pengujian mekanik yakni pengujian kekuatan lentur dan impak, dalam penelitian ini dilakukanpengujian morfologi dengan menggunakan SEM. Pada pengujian ini perlakuan yang dilakukan terhadapspesimen uji SEM sama yang dilakukan pada pengujian mekanik. Dalam pengujian ini terlihat perubahanstruktur permukaan spesimen setelah direndam dan setelah dilakukan pemanasan selama 15 hari. Dari hasilpengamatan terlihat untuk spesimen komposit hybrid kenaf kaca sebelum direndam terlihat jelas dan utuhseratnya (Gambar 4a). Setelah mengalami perendaman dalam air hujan sampai 15 hari terlihat perubahanyang agak signifikan ditandai dengan gambar yang agak kabur karena lignin yang masih ada menempel padaserat berserakan menutupi serat-serat kasar yang membengkak karena pengaruh perendaman gambar 4b).Pembengkakan serat diakibatkan oleh karena air yang masuk kedalam serat mengisi pori pori serat. Hal inilahyang menyebabkan kekuatan mekanik berkurang yang sebanding dengan bertambah beratnya bahankomposit setelah direndam. Demikian juga pada Gambar 4c dimana spesimen bahan komposit hybrid seratkenaf kaca terlihat serat lebih jelas dibandingkan dengan yang telah direndam. Dalam air. Lebih jelasnyaserat terlihat pada gambar tersebut akibat pengaruh pemanasan. Pemanasan menyebabkan lapisan lignin yangtersisa semakin menempel pada serat namun keliatan serat menjadi menyusut. Akibat menyusutnya serattersebut menyebakan menurunkan berat spesimen bahan komposit hybrid kaca. Akibatnya kekuatan mekanikjuga menurun akibat rapuhnya bahan yang telah dipanaskan.

a. Sebelum perendaman b. Setelah perendaman c. Setelah pemanasanGambar 4. Foto hasil SEM untuk spesimen komposit hybrid kenaf kaca sebelum dan setelah perlakuan

Prosiding Seminar Hasil Penelitian (SNP2M) 2017 (pp.31-34) 978-602-60766-3-2

34

Selain pengujian dilakukan pada spesimen komposit hybrid kenaf kaca, pada penelitian ini juga menelititentang analisis kekuatan mekanik pada tripleks sebagai bahan yang sering digunakan dalam pembuatanplafon rumah. Dalam pengamatan morfologi seperti yang dapat dilihat pada Gambar 5, terlihat bahwasebelum diberi perlakuan bahan spesimen kelihatan normal tanpa pembengkakan ataupun penyusutan (lihatGambar 5a). Setelah direndam akibat masuknya air kedalam rongga spesimen bahan tripleks menyebabkanbahan tersebut membengkak meskipun telah kering (lihat Gambar 5b). Akibat tersebut akan mengakibatkanbertambahnya prosentase kenaikan berat bahan tripleks. Bertambahnya berat bahan akan mengakibatkanmenurunnya kekuatan mekanik baik kekuatan lentur maupun kekuatan impak oleh karena perendaman akanmerusak bagian bahan tripleks dari segala arah. Begitu juga dengan perlakuan pemanasan terhadap bahantripleks juga akan mengakibatkan turunnya kekuatan mekanik namun bukan karena bertambahnya berat,namun justru menyebabkan berkurangnya berat karena bahan akan menyusut seperti yang terlihat padaGambar 5c. di bawah ini. Menyusutnya bahan tripleks akibat pemanasan menyebabkan bahan menjadi rapuhkarena serat tripleks akan mengalami kekeringan dan menyusut.

a. Sebelum pengeringan b. Setelah perendaman c. Setelah pemanasanGambar 5. Foto hasil SEM untuk spesimen tripleks sebelum dan setelah perlakuan

4. KESIMPULANDari hasil penelitian yang dilakukan terhadap bahan komposit hybrid kenaf kaca dan tripleks sebelumdirendam terlihat kekuatan mekanik komposit hybrid kenaf kaca lebih baik dibanding tripleks. Namunsetelah dilakukan perendaman dan pemanasan terlihat bahwa secara umum bahan tersebut akan mengalamipenurunan kekuatan mekanik bahan baik dengan pengujian lentur maupun dengan pengujian impak. Haltersebut diakibatkan oleh rusaknya permukaan bahan akibat pengaruh rembesan air selama perendaman yangmenembus bagian dalam bahan sampai ke tahap homogen. Demikian juaga terjadi demikian jika bahandipanaskan akan membuat bahan rusak rapuh menembus bagian dlam serat bahan komposit hybrid kenafkaca ataupun tripleks, akibatnya kekuatan mekanik juga akan menurun.

5. DAFTAR PUSTAKAASTM - D570. Standard Test Method for Water Absorption of Plastics. West Conshohocken, PA : ASTM International.

2010ASTM-D6110. Standard Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens of Plastics.

West Conshohocken, PA : ASTM International, 2010ASTM-D790. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical

Insulating Materials. West Conshohocken, PA : ASTM International, 2010G Marom, 1985, The role of water transport in composite. In: Comyn J, editor. Polymer permeability. Elsevier Applied

ScienceHarnnecker F, Santos Rosa D, Lenz DM, 2012. Biodegradable polyester based blend reinforced with curaua´ fiber.

thermal, mechanical and biodegradation behaviour. Polymer Environ 20: 237–44Herrera-Franco PJ, Valadez-González A ,2005. A study of the mechanical properties of short natural-fiber reinforced

composites. Composites Part B 36: 597–608.Kabir MM, Wang H, Lau KT, Cardona F, 2012. Chemical treatments on plant-based natural fibre reinforced polymer

composites: an overview. Composites Part B 2012 43 : 2883–2892Michael, Elmer Surya, Halimatu Dahliana, 2013, Daya serap air dan kandungan gentian (Fiber Content) kompositpoliester tidak jenuh (Unsaturated Poliester) berpengisi gentian tandan kosong sawit dan selulosa). Jurnal TeknikKimia USU 2 No. 3Silva RVD, Aquino EMF, Rodrigues LPS, Barros ARF, 2008, Development of a hybrid composite with synthetic and

natural fibers. Matéria (Rio J.) 1: 154–61.